引言

低溫蝕刻在低溫下去除高縱橫比器件中的材料，盡管它一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過程。低溫蝕刻難以控制，并且需要在晶圓廠中使用專門的低溫氣體，這很昂貴。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

低溫蝕刻開發(fā)于 1980 年代，有一些優(yōu)點(diǎn)，但它主要用于 MEMS 和其他設(shè)備的研發(fā)，而不是生產(chǎn)。該行業(yè)實(shí)際上并不銷售低溫蝕刻系統(tǒng)。但多年來(lái)，一些工具供應(yīng)商銷售了具有低溫功能的蝕刻工具。純粹主義者認(rèn)為，在負(fù) 100°C（負(fù) 148°F）或更低溫度下進(jìn)行的蝕刻構(gòu)成低溫蝕刻。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

低溫蝕刻，有時(shí)稱為低溫蝕刻，是在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)深硅或高縱橫比 (HAR) 蝕刻的兩種方法之一，其中的特征是長(zhǎng)、窄和深。另一種也是最流行的方法是兩步博世工藝，您可以蝕刻掉結(jié)構(gòu)的一部分，然后在環(huán)境溫度下對(duì)其進(jìn)行鈍化。然后重復(fù)該過程，直到蝕刻完成。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

圖 1：高縱橫比的低溫蝕刻

什么是蝕刻？

蝕刻是從晶圓上蝕刻或去除材料以創(chuàng)建設(shè)備特征的工藝步驟，分為濕法和干法兩類。濕法蝕刻使用液體化學(xué)品去除材料。通常，低溫蝕刻、原子層蝕刻和其他類型屬于此類。然而，低溫蝕刻不同于ALE。正在投入生產(chǎn)的 ALE 可以在原子尺度上選擇性地去除目標(biāo)材料。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

然而，在許多干法蝕刻系統(tǒng)中，晶圓位于蝕刻系統(tǒng)的反應(yīng)器中，等離子體用作來(lái)源。系統(tǒng)中引入氣體，等離子體分解氣體，產(chǎn)生離子和反應(yīng)性中性物質(zhì)。然后，離子和物質(zhì)轟擊晶圓的選定部分，從而去除器件中的材料。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

等離子蝕刻系統(tǒng)配置有幾種類型的反應(yīng)器之一，例如電容耦合等離子體 (CCP) 和電感耦合等離子體 (ICP) 等?；?CCP 等離子源的蝕刻機(jī)由一個(gè)反應(yīng)器和兩個(gè)金屬電極組成。晶圓位于兩個(gè)電極之間的平臺(tái)上。使用射頻電源，在電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)，從而釋放離子。在工廠中，最先進(jìn)的蝕刻機(jī)是基于 ICP 的。這些蝕刻機(jī)類似于 CCP 系統(tǒng)，但 ICP 源通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生能量。

凍結(jié)的內(nèi)存和邏輯

然而，現(xiàn)在低溫蝕刻正從實(shí)驗(yàn)室逐漸接近晶圓廠。該技術(shù)正在針對(duì) 3D NAND進(jìn)行評(píng)估。與今天的2D結(jié)構(gòu)平面NAND不同，3D NAND類似于垂直摩天大樓，其中存儲(chǔ)單元的水平層堆疊，然后使用微小的垂直通道連接。3D NAND 通過器件中堆疊的層數(shù)來(lái)量化。隨著添加更多層，位密度增加。

如今，3D NAND 供應(yīng)商正在出貨64層設(shè)備，96層產(chǎn)品也在不斷增加。在幕后，供應(yīng)商正在開發(fā)128層和256層產(chǎn)品。3D NAND 流程從襯底開始。然后，使用化學(xué)氣相沉積，在基板上沉積一層材料，然后在頂部沉積另一層。該過程重復(fù)幾次，直到給定的設(shè)備具有所需的層數(shù)。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

然后是流程中最困難的部分——HAR蝕刻。為此，蝕刻工具必須從器件堆疊的頂部鉆出微小的圓形通道到底部基板。此步驟使用RIE蝕刻機(jī)執(zhí)行。蝕刻機(jī)通過用離子轟擊表面來(lái)創(chuàng)建微小的通道。但隨著蝕刻工藝深入通道，離子數(shù)量可能會(huì)減少。這減慢了蝕刻速率。更糟糕的是，可能會(huì)出現(xiàn)不需要的 CD 變化。理論上，對(duì)于這種應(yīng)用，低溫蝕刻機(jī)將在低溫下鉆出微小的孔。這使得側(cè)壁在蝕刻過程中保持低溫，從而允許離子在不中斷的情況下進(jìn)一步向下移動(dòng)孔。

審核編輯 黃宇